Cara Kerja PLL

[thpurwanto]

Met kenal semuanya yang ada di komunitas ini. Saya coba2 menulis tentang PLL dari dasar sampai aplikasinya termasuk di pesawat ICOM IC2N. Mudah2an bermanfaat.

PLL (Phase Locked Loop) atau terjemahan bebasnya Ikal Fasa Terkunci merupakan sistem kontrol loop tertutup yang memanfaatkan sesitifitas deteksi fasa antara dua buah sinyal input (frekuensi).

PLL pada dasarnya terdiri dari bagian-bagian osilator (OSC), Detektor Fasa (?), Low Pass Filter (LPF) dan Voltage Controled Oscilator (VCO). Blok diagram PLL sebagai berikut:

Fungsi masing-masing blok dan cara kerja PLL sebagai berikut. Oscilator menghasilkan frekuensi F1. VCO yang juga merupakan oscilator menghasilkan frekuensi F2. Kedua frekuensi ini dimasukkan kedalam detektor fasa (?). Jika ada perbedaan fasa antara kedua sinyal masukan (F1 dan F2) maka detektor fasa akan mengluarkan sinyal kontrol yang kemudian oleh Low Pass Filter (LPF) ditapis untuk mendapatkan nilai tegangan DC nya dimana nilai tegangan ini digunakan untuk mengontrol keluaran VCO (F2) naik atau turun. Jika fasa kedua masukannya sama maka terjadi yang namanya fasa terkunci. Inilah yang dikatakan Phase Locked. Dalam keadaan fasa terkunci maka kedua masukan (F1 dan F2) akan mempunyai frekuensi yang sama sehingga F1=F2

Karena sistem ini merupakan sistem kontrol loop tertutup maka dinamakan Phase Locked Loop atau yang lebih dikenal dengan nama PLL.

Bersambung kebagian selanjutnya....

[Machmud]

Ada di http://id.wikipedia.org/wiki/PLL

PLL kependekan dari 'Phase-Locked Loop' pada dasarnya adalah sebuah sistem kontrol frekuensi yang memanfaatkan sensitivitas deteksi fasa antara sinyal input dan output dari sebuah rangkaian osilasi yang terkontrol.

Rangkaian dasar PLL

Rangkaian PLL yang paling sederhana yaitu terdiri dari sebuah VCO (Voltage Control Oscillator), detektor fasa (Phase detector), dan crystal oscillator. Sebuah frekuensi f1 yang dihasilkan oleh crystal oscillator kemudian diumpankan ke rangkaian phase detector untuk dibandingkan dengan frekuensi f2 dari VCO. Phase detector akan membandingkan frekuensi f1 dan f2, pada kondisi awal f1 ? f2 karena frekuensi dari VCO = 0 Hz. Karena ada perbedaan frekuensi antara f1 dan f2, maka rangkaian phase detector akan menghasilkan tegangan Vdc yang mencatu VCO. Tegangan Vdc ini menyebabkan rangkaian VCO berosilasi dan menghasilkan sebuah frekuensi f2.

Rangkaian VCO akan terus berosilasi menghasilkan frekuensi f2 sampai f2 = f1. Ketika f2 = f1, maka tegangan Vdc keluaran rangkaian phase detector = 0 dan ini menyebabkan rangkaian VCO berhenti berosilasi (locked). Karena rangkaian loop ini akan mengunci (Locked) saat frekuensi dan fasa dari kedua sinyal sama, maka rangkaian ini disebut dengan Phase-Locked Loop.

[thpurwanto]

@Machmud: Betul. Saya akan menulisnya sampai ke implementasinya.

[ndroe]

suip pak tak menyimak soale lagi belajar pll....di sharing ilmunya ya pak,,,moga2 dapet pahala yang banyak.....amien....

[thpurwanto]

PLL bisa diimplementasikan pada beberapa aplikasi antara lain:

• FM demodulator
• AM demodulator
• Sintesa frekuensi
• Pengatur Putaran Motor
• Pengatur Frekuensi Listrik (dengan nama yang lain)

Dari ketiga macam aplikasi tersebut yang paling populer adalah penerapannya pada sintesa frekuensi.
Penerapan sebagai AM demodulator sangat jarang dilakukan karena akan membuat rangkaian demodulator menjadi lebih rumit. Demodulator AM sederhana hanya membaca envelope sinyal yang biasanya cukup dengan satu buah dioda germanium dan lowpass filter saja sedangkan dengan menggunakan PLL harus menggunakan balance modulator disamping rangkaian PLL itu sendiri.
Sebagai FM demodulator juga jarang. Prinsip implementasi pada FM demodulator adalah dengan menghubungkan salah satu masukan detektor fasa (input F1) ke output dari IF (biasanya untuk pesawat penerima radio komersial 10,7 MHz, dan 10,695 MHz/ 455 KHz pada penerima komunikasi). Output audio diambil dari output LPF.

Gambaran untuk demodulator seperti gambar ini.

[yd7lby]

mantap mas, teruskan....

[thpurwanto]

Untuk keperluan komunikasi diperlukan frekuensi yang stabil dan mudah digeser-geser. Pada pesawat-pesawat komunikasi lama dan juga para amatir radio khususnya yang bermain di frekuensi 3,5 MHz atau 80 meter band pembangkit frekuensi yang digunakan adalah Variable Frequency Oscilator (VFO). Kelebihan VFO ini adalah mudah dibuat dan mudah untuk pindah prekuensi. Namun kelemahan utama adalah VFO cenderung tidak stabil. Suhu disekitar rangkaian resonator sangat mempengaruhi kestabilannya disamping komponen resonator itu sendiri (L dan C).

Ada satu jenis resonator yang sangat stabil dimana lingkungan disekitar resonator tidak mempengaruhi frekuensi osilasinya. Resonator itu adalah crystal piezoelectric atau lebih dikenal dengan nama kristal. Karena kestabilannya sangat tinggi sampai-sampai frekuensi resonansinya tidak bisa digeser. Kalaupun bisa bergesernya hanya dalam beberapa KHz saja pada puluhan MHz.

Impian amatir radio adalah bagaimana membuat pembangkit frekuensi (oscilator) yang kestabilannya seperti kristal tetapi mudah digeser-geser seperti VFO. Solusi untuk ini adalah dengan sintesa frekuensi. Dengan sintesa frekuensi akan didapatkan frekuensi yang sangat stabil seperti kristal dan bisa digeser-geser seberapa mau pergeserannya (meskipun tidak semudah VFO).

Dasar sintesa frekuensi bisa dilihat digambar blok. Oscilator (F1) diganti dengan Kristal (X-tal) dan antara keluaran VCO dan masukan detektor fasa disisipkan pembagi digital (N). Dijelaskan pada bagian sebelumnya, dalam keadaan terkunci maka kedua masukan detektor fasa akan mempunyai frekuensi yang sama. Maka (pada gambar sintesa frekuensi) F1 = F2/N. Dengan demikian besar frekuensi F2 = N x F1. Sehingga untuk mendapatkan frekuensi tertentu tinggal merobah nilai N pada pembagi.

Inilah dasar sintesa frekuensi.

[juhar]

Sip !! Mantab !!

Ntar ane tambahin juga foto PLL 11 s/d 12 MHz punyaku yg baru jadi kemaren.
Biar mitos PLL = sulit bisa hilang dari para pecinta elektronika.

Asal paham filosofinya, pasti jadi mudah.
Sekedar nambahin :

   Phase sama -> pasti frekuensinya sama
   Frekuensi sama -> phase-nya belum tentu sama.

Makanya namanya Phase Lock Loop (Siklus Pengunci Phase)

Sayang favoritku TC9122 , TC5081 dan TC5082 rada susah n mahal sekarang hiks

[thpurwanto]

@Mas Juhar:
Trims atas tanggapannya. Senang sekali bisa sharing disini. Mudah2an harapan Mas Juhar juga harapan saya PLN yang selama ini merupakan black box tidak menjadi blac box lagi bagi pencinta elektronika.

[thpurwanto]

F1 sering disebut sebagai F-ref. Ini karena frekuensi tersebut berfungsi sebagai referensi. Pada penerapannya besar F-ref ini tidaklah sebesar frekuensi X-tal tetapi hanya beberapa kHz. Disamping itu besarnya F-ref ini juga sebagai step frekuensi. Pada pesawat CB step frekuensi sebesar 10 kHz, pada 2 meter band umumnya 10 kHz tetapi dapat juga diset dengan step yang lain (IC2N hanya 10 kHz).

Frekuensi F-ref sebesar 10 kHz didapatkan dengan cara membagi frekuensi X-tal. Kebanyakan X-tal yang digunakan adalah 10,240 MHz sehingga untuk mendapatkan 10 kHz diperlukan pembagi 1024. Pada beberapa pesawat PLL bekerja pada setengah frekuensi nominalnya maka ada PLL yang F-ref nya sebesar 5 kHz. Untuk ini diperlukan X-tal untuk F-ref dengan frekuensi 5,12 MHz dengan pembagi 1024 atau dengan X-tal 10,240 MHz dengan pembagi 2048.

Agar pembagi N tidak bekerja pada frekuensi yang tinggi (jaman dahulu pembagi digital frekuensi tinggi sangat mahal) maka sebelum masuk ke pembagi N frekeunsi F2 perlu diturunkan terlebih dahulu. Cara yang umum dipakai adalah dengan mencampur dengan frekuensi lain misalnya F 3 dan selisinya ( |F2-F3|) dimasukkan kedalam pembagi N.

Gambar berikut ini adalah gambar yang PLL yang umum digunakan di pesawat komunikasi.

[ndroe]

masih mengamati dan masih ra mudeng.....

[thpurwanto]

Cara kerja kerja PLL ini sebagai berikut.
X-tal 10,240 MHz dibagi 1024 sehingga didapat frekuensi 10kHz. Frekuensi ini digunakan sebagai F-ref.
Keluaran VCO di campur didalam mixer dengan frekuensi lain yaitu F3 dan kemudian dimasukkan kedalam low pass filter (LPF) untuk mendapatkan selisih frekuensinya yaitu |F2-F3| (nilai absolut F2-F3). Hasil selisih ini misalnya F4 dimasukkan kedalam pembagi N hasilnya F4/N dan dimasukkan kedalam detektor fasa. Pada keadaan terkunci kaka F4/N akan sama dengan 10 kHz. Dengan demikian frekuensi F2 dapat diketahui.

CONTOH
Misalnya frekuensi F3 sebesar 30 MHz dan Pambagi N sebesar 100, maka :
F4 = 100 x 10 kHz = 1000 kHz = 1 Mhz.
F2 = F4 + F3 = 1 MHz + 30 MHz = 31 MHz.
Dengan demikian frekuensi keluaran VCO sebesar 31 MHz.

Ada berbagai cara dalam menerapkan PLL. Tetapi meskipun dengan cara yang berbeda-beda namun secara prinsip implementasi PLL pada pesawat komunikasi tetaplah sama.

Pada pesawat IC2N, pembagi N menggunakan IC 9122 yang bisa membagi mulai dari 8 sampai dengan 3999. Sinyal masukan IC ini maksimum 15 MHz. X-tal sebagai frekuensi referensi sebesar 5,12 MHz sehingga dengan pembagi 1024 didapat frekuensi 5 kHz. F3 70 MHz didapat dari X-tal sebesar 35 MHz yang di doubler atau pengganda frekuensi (untuk posisi transmit).
Pada posisi pembagi N = 8 maka F4 sebesar 40 kHz (8 x 5 kHz). Frekuensi ini didapat dengan mencampur F2 dengan F3 sebesar 70 MHz. Hasilnya F2 akan sebesar 70 MHz + 40 kHz. Atau sebesar 70,040 MHz. Dengan menggunakan doubler yaitu F2 x 2 didapat frekuensi 140,080 MHz, atau dial 008.
 
(gambarnya ada perbaikan sedikit)
Masih ada lanjutannya. Sabar ya

[thpurwanto]

Yang nggak mudeng yang mana Mas Ndroe? Kalau agak sulit dimengerti bisa koq email ke saya. Nanti aku jelaskan lebih detail.

masih mengamati dan masih ra mudeng.....

[isurG_]

biasanya pake prescaller ... ngga pake mixer ... jadi rak mudeng 

[purwanto-amm]

gantinnya prescaller pake pake mixer jadi ada banyak oscilatornya